JP2020127286A - ロータおよびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ磁束を抑制し、モータトルクの向上を図ったロータを提供する。【解決手段】ロータ３２は、周方向に配列されたマグネット３２２と、ロータコア３２１とを有する。ロータコアは、複数の扇形状のコア磁極部５１と、周方向連結部５２と、径方向連結部５３と、周方向連結部の径方向外側かつコア磁極部の径方向内側において各径方向連結部から周方向に突出する複数の突出部５４とを有する。各マグネットは、隣り合うコア磁極部の間に設けられたマグネット挿入スペースに収容される。突出部は、マグネットの径方向内側の面に接触する。ロータコアは、コア磁極部と、径方向連結部と、突出部と、マグネットとに囲まれた周方向間隙部５５をさらに有する。軸方向に見たときに、マグネットの周方向側面における径方向内側の角部５１１は、周方向間隙部に面する。【選択図】図２

Description

本発明は、ロータおよびモータに関する。

従来、永久磁石の一対の磁極面がそれぞれ周方向を向くように配置された、いわゆるスポーク型のロータ構造が知られている。このようなロータについては、例えば、特開２０００−１５６９４６号公報に開示されている。

特開２０００−１５６９４６号に記載されているような従来の永久磁石界磁形回転子は、回転軸を囲む環状の連結部、および当該連結部とつなぎ部を介して連結された扇形の磁極部が、一体に形成された積層鉄心と、当該磁極部相互間に配置された角形の永久磁石とを備える。積層鉄心は、永久磁石の内側の角に当接する内つばと永久磁石の外側の角に当接する外つばとを備える。当該内つばと外つばとで挟むことよって、永久磁石が固定されている（要約、段落０００６）。
特開２０００−１５６９４６号公報

しかしながら、特開２０００−１５６９４６号公報の永久磁石界磁形回転子においては、永久磁石の内側の角が、積層鉄心と径方向および周方向に接触しているため、当該角付近から生じる磁束の一部が、角付近でループしたり、内側へ流れたりする虞がある。このため、外側のステータ側に流れる磁束の量が減少し、モータのトルクを生じさせるための誘起電圧が低下する虞がある。

本発明の目的は、スポーク型のロータにおいて、永久磁石（マグネット）における内側の角を含む部位から、鉄心（ロータコア）の径方向外側のステータ側へ向かう磁束の量を増加させることができる技術を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、上下に延びる中心軸の周囲に周方向に配列された複数のマグネットと、磁性体からなるロータコアと、を有するロータであって、前記ロータコアは、前記中心軸の周囲に周方向に配列された複数の扇形状のコア磁極部と、前記複数のコア磁極部および前記複数のマグネットよりも径方向内側において、前記中心軸を中心として円環状に拡がる周方向連結部と、前記複数のコア磁極部のそれぞれと前記周方向連結部とを径方向に繋ぐ複数の径方向連結部と、前記周方向連結部よりも径方向外側、かつ、前記コア磁極部よりも径方向内側において、前記複数の径方向連結部のそれぞれから周方向に突出する複数の突出部と、を有し、前記複数のマグネットはそれぞれ、隣り合う前記コア磁極部の間に設けられたマグネット挿入スペースに収容され、前記突出部は、前記マグネットの径方向内側の面に接触し、前記ロータコアは、前記コア磁極部と、前記径方向連結部と、前記突出部と、前記マグネットとに囲まれた周方向間隙部をさらに有し、軸方向に見たときに、前記マグネットの周方向側面における径方向内側の角部は、前記周方向間隙部に面する。

本願の例示的な第１発明によれば、マグネットの径方向内側の角部は、周方向間隙部に面する。これにより、マグネットの径方向内側の角部付近を含む部位から発生する磁束の一部が、当該角部付近でループしたり、内側へ流れたりすることを抑制できる。そして、当該磁束を、径方向外側のステータ側へ、より多く向かせることができる。結果、モータトルクの向上を図ることができる。

図１は、第１実施形態に係るモータの縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係るロータの上面図である。 図３は、第１実施形態に係るロータの部分上面図である。 図４は、第１実施形態に係るロータおよびステータにおける磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。 図５は、従来のロータおよびステータにおける磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。 図６は、第２実施形態に係るロータの上面図である。 図７は、第２実施形態に係るロータの部分上面図である。 図８は、第２実施形態に係るロータおよびステータにおける磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。 図９は、比較例に係るロータおよびステータにおける磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。 図１０は、第２実施形態に係る径方向間隙の長さ割合と誘起電圧との関係を解析した結果を示す図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ケーシングに対してカバー側を上として、各部の形状または位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．モータの構成＞
図１は、第１実施形態に係るモータ１の縦断面図である。モータ１は、例えば、空調機、洗濯機等の家電製品に使用される。ただし、本発明のモータ１は、家電製品以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータ１は、自動車または鉄道等の輸送機器、ＯＡ機器、医療機器、工具、産業用の大型設備等に搭載されて、種々の駆動力を発生させるものであってもよい。

このモータ１は、ステータ２１の径方向内側にロータ３２が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータである。図１に示すように、モータ１は、静止部２、回転部３、上側軸受部７１，および下側軸受部７２を有する。静止部２は、モータ１が搭載される機器の枠体に固定される。回転部３は、静止部２に対して、上側軸受部７１および下側軸受部７２を介して、上下に延びる中心軸９を中心として回転可能に支持される。

静止部２は、ステータ２１、ケーシング２２、およびカバー２３を有する。

ステータ２１は、外部電源からモータ１内に設けられた回路基板（図示省略）を介して供給される駆動電流に応じて、磁束を発生させる電機子である。ステータ２１は、ロータ３２の径方向外側に配置され、ロータ３２の周囲を環状に取り囲む。ステータ２１は、ステータコア２１１、インシュレータ２１２、および複数のコイル２１３を有する。

ステータコア２１１は、例えば、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板により形成されている。ステータコア２１１は、円環状のコアバック４１と、コアバック４１から径方向内側へ向けて突出する複数のティース４２とを有する磁性体である。コアバック４１は、中心軸９と略同軸に配置される。また、コアバック４１の外周面は、ケーシング２２の後述する側壁２２１の内周面に、固定される。これにより、ステータ２１全体が、ケーシング２２に固定される。複数のティース４２は、周方向に略等間隔に配列されている。

インシュレータ２１２は、絶縁体である樹脂により形成される。各ティース４２の上面、下面、および周方向の両端面は、インシュレータ２１２に覆われている。コイル２１３は、複数のティース４２の周囲にインシュレータ２１２を介して巻かれた導線により、構成される。インシュレータ２１２は、ティース４２とコイル２１３との間に介在することによって、ティース４２とコイル２１３とが電気的に短絡することを、防止する。なお、インシュレータ２１２に代えて、ティース４２の表面に絶縁塗装が施されていてもよい。

ケーシング２２は、ステータ２１を保持する容器である。ケーシング２２は、略円筒状の側壁２２１と、側壁２２１の下部を塞ぐ底部２２２とを有する。側壁２２１は、底部２２２の外周部から軸方向上側へ向けて、中心軸９を中心として軸方向に円筒状に延びる。また、ケーシング２２の底部２２２における中心軸９の周囲には、下側軸受部７２を配置するための凹部２２３が、設けられている。

カバー２３は、ケーシング２２の上部の開口を覆っている。カバー２３の下面は、ケーシング２２の上端部に、接着またはネジ止め等により、固定される。ステータ２１およびロータ３２は、ケーシング２２とカバー２３とに囲まれた内部空間に、収容されている。カバー２３における中心軸９の周囲には、上側軸受部７１を配置するための円孔２３１が、設けられている。円孔２３１は、カバー２３の中央を軸方向に貫通する。

回転部３は、シャフト３１およびロータ３２を有する。

シャフト３１は、中心軸９に沿って上下方向に延びる円柱状の部材である。シャフト３１の材料には、例えばステンレスが使用される。シャフト３１は、ロータ３２の後述する内コア部５０の径方向内側に挿入され、内コア部５０の内周面に圧入により固定される。ただし、シャフト３１の外周面は、内コア部５０の内周面に接着または焼き嵌め等の他の方法で固定されてもよい。また、シャフト３１の上部および下部の外周面には、上側軸受部７１の内輪７１２および下側軸受部７２の内輪７２２が、例えば、圧入等によりそれぞれ固定される。これにより、シャフト３１およびロータ３２は、上側軸受部７１および下側軸受部７２に支持されながら、ケーシング２２を含む静止部２に対して、中心軸９を中心として回転可能となる。さらに、シャフト３１は、カバー２３よりも上方に突出した頭部３１１を有する。頭部３１１は、ギア等の動力伝達機構を介して、駆動対象となる部位に連結される。

ロータ３２は、シャフト３１の周囲において中心軸９に沿って円筒状に延びる。ロータ３２は、シャフト３１の外周面に固定されて、シャフト３１とともに中心軸９を中心として回転可能である。また、ロータ３２は、ステータ２１の径方向内側に配置される。ロータ３２の外周面は、ステータ２１のティース４２の径方向内側の端面と、僅かな隙間を介して径方向に対向する。

図２は、第１実施形態に係るロータ３２の上面図である。図１および図２に示すように、ロータ３２は、ロータコア３２１、複数（本実施形態では、１０個）のマグネット３２２、および樹脂部３２３を有する。ただし、図２においては、樹脂部３２３の図示を省略している。

ロータコア３２１は、シャフト３１を包囲する筒状の部材である。ロータコア３２１は、磁性体の電磁鋼板である複数の薄板コア５００からなる。複数の薄板コア５００は、軸方向に積層されて、積層鋼板を構成している。積層鋼板を使用すれば、ロータコア３２１内に生じる渦電流を、抑制できる。したがって、ロータコア３２１に効率よく磁束を流すことができる。ロータコア３２１の後述する内コア部５０の中央には、軸方向に延びる挿入孔３２０が、設けられている。シャフト３１は、ロータコア３２１の挿入孔３２０に、圧入される。ロータコア３２１のより詳細な構成については、後述する。

複数のマグネット３２２は、中心軸９の周囲において、周方向に互いに略等間隔に配列される。本実施形態では、略直方体状のマグネット３２２が使用されている。また、複数のマグネット３２２はそれぞれ、ロータコア３２１における隣り合う後述するコア磁極部５１の間に設けられたマグネット挿入スペース５１０に収容され、コア磁極部５１に対して、接着等により固定されている。なお、マグネット３２２の角部において、面取りが施され、またはテーパー面が形成されていてもよい。

図２に示すように、本発明のロータ３２はスポーク型のロータ構造を有する。すなわち、複数のマグネット３２２はそれぞれ、一対の磁極面３２４がそれぞれ周方向を向くように配置される。また、隣り合うマグネット３２２同士は同極が向かい合うように配置される。この構造により、マグネット３２２の磁極面３２４の面積を大きく確保し、より多くの磁束を利用することができる（図２における破線矢印参照）。

樹脂部３２３は、ロータコア３２１の少なくとも一部および複数のマグネット３２２をインサート部品とする樹脂の射出成型により形成される。樹脂部３２３は、上樹脂部９１と、下樹脂部９２と、複数の柱状樹脂部９３とを含む。上樹脂部９１は、ロータコア３２１の複数のコア磁極部５１の上面および複数のマグネット３２２の上面を覆う。下樹脂部９２は、複数のコア磁極部５１の下面および複数のマグネット３２２の下面を覆う。各柱状樹脂部９３は、上樹脂部９１と下樹脂部９２とを軸方向に繋ぐ。また、柱状樹脂部９３の一部は、複数のマグネット３２２の径方向外側の面を覆う。これにより、複数のマグネット３２２の固定強度が高まるとともに、複数のマグネット３２２の上側、下側、および径方向外側への飛び出しが、防止されている。また、樹脂部３２３全体により、ロータ３２全体の剛性が、高められている。

上側軸受部７１および下側軸受部７２は、ケーシング２２およびカバー２３と、シャフト３１との間に配置されている。本実施形態の上側軸受部７１および下側軸受部７２にはそれぞれ、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受または流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

上側軸受部７１の外輪７１１は、カバー２３の円孔２３１内に配置されて、カバー２３に固定されている。また、下側軸受部７２の外輪７２１は、ケーシング２２の凹部２２３内に配置されて、ケーシング２２に固定されている。一方、上側軸受部７１の内輪７１２および下側軸受部７２の内輪７２２は、シャフト３１に固定されている。これにより、シャフト３１は、ケーシング２２およびカバー２３に対して、回転可能に支持されている。

このようなモータ１において、外部電源から、上述の導線を介して、静止部２のコイル２１３に駆動電流を与えると、ステータコア２１１の複数のティース４２に、径方向の磁束が生じる。そして、ティース４２とロータ３２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

＜１−２．ロータコアの詳細な構成＞
続いて、ロータコア３２１のより詳細な構成について、説明する。図３は、第１実施形態に係るロータ３２の部分上面図である。

図２および図３に示すように、本実施形態のロータコア３２１は、内コア部５０と、複数（本実施形態では、１０個）のコア磁極部５１と、周方向連結部５２と、複数（本実施形態では、１０個）の径方向連結部５３と、複数（本実施形態では、２０個）の突出部５４とを有する。

内コア部５０は、シャフト３１の外周面に固定され、中心軸９に沿って軸方向に円筒状に延びる。内コア部５０は、樹脂の射出成型により樹脂部３２３が形成される際に、複数のコア磁極部５１、周方向連結部５２、複数の径方向連結部５３、複数の突出部５４、および複数のマグネット３２２とともに、樹脂部３２３にインサートされる。これにより、内コア部５０は、複数のコア磁極部５１、周方向連結部５２、複数の径方向連結部５３、複数の突出部５４、および複数のマグネット３２２と固定される。

複数のコア磁極部５１は、中心軸９の周囲において、周方向に互いに略等間隔に配列される。各コア磁極部５１は、軸方向に見たときに、扇形状を有する。周方向連結部５２は、複数のコア磁極部５１および複数のマグネット３２２よりも径方向内側において、中心軸９を中心として円環状に拡がる。複数の径方向連結部５３は、複数のコア磁極部５１のそれぞれと周方向連結部５２とを径方向に繋ぐ。各径方向連結部５３は、各コア磁極部５１の周方向の中央部付近に連結される。

また、周方向連結部５２よりも径方向外側、かつ、複数のコア磁極部５１よりも径方向内側において、複数の径方向連結部５３のそれぞれから、２つの突出部５４が、互いに周方向に反対側へ向けて突出する。そして、各突出部５４は、マグネット３２２の径方向内側の面に接触する。これにより、マグネット３２２は、各突出部５４により径方向内側の位置決めがされる。本実施形態のロータコア３２１において、各コア磁極部５１と、各径方向連結部５３と、各突出部５４と、各マグネット３２２とに囲まれた周方向間隙部５５がそれぞれ形成される。周方向間隙部５５には、複数の柱状樹脂部９３のうちの１つが充填される。ただし、周方向間隙部５５は、空隙であってもよい。軸方向に見たときに、マグネット３２２の周方向側面における径方向内側の角部５１１は、周方向間隙部５５に面する。

図４は、本実施形態のロータ３２（内コア部５０を除く）およびステータ２１における磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。図５は、比較例として、従来のロータ（内コア部を除く）およびステータにおける磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。図４および図５においては、解析した結果として得られた磁束の流れを、微細な矢印を用いて図示している。

図４および図５に示すとおり、本実施形態のロータ３２を有するモータ１においては、従来のロータを有するモータに比べて、ステータ２１側に流れる磁束が増加している。すなわち、モータ１のトルクを生じさせるための誘起電圧が高まっていることが分かる。これは、本実施形態において、マグネット３２２の周方向側面における径方向内側の角部５１１が、ロータコア３２１ではなく、磁気抵抗が大きい樹脂が介在する間隙または空気が介在する空隙である周方向間隙部５５に面している。これにより、従来のロータのようにマグネットの角部がロータコアに接触する場合と比べて、マグネット３２２の角部５１１付近を含む部位から発生する磁束の一部が、当該角部５１１付近でループしたり、ロータコア３２１を介して径方向内側へ流れたりすることを抑制できる。

また、本実施形態の周方向間隙部５５は、軸方向に見たときに、コア磁極部５１における周方向の中央部に向かうにつれて径方向外側へ傾斜する。これにより、マグネット３２２の周方向側面における径方向内側の角部５１１付近を含む部位から発生する磁束を、径方向外側のステータ２１側へ向かせることができる。この結果、ロータ３２とステータ２１との間の磁束が及ぼす作用により生じる誘起電圧をさらに高めることができ、モータ１のトルクの向上を図ることができる。また、本実施形態では、マグネット３２２における角部５１１を形成する部位が、周方向間隙部５５に対して周方向に確実に面する構成となっている。これにより、マグネット３２２から発生する磁束を、より多く、径方向外側のステータ２１側へ向かせることができる。

また、本実施形態では、複数の径方向連結部５３のそれぞれから、２つの突出部５４が、周方向両側に突出する。そして、各突出部５４は、マグネット３２２の周方向側面ではなく、径方向内側の端面に接触する。これにより、マグネット３２２の周方向側面における径方向内側の両側の角部５１１付近から発生する磁束を、径方向外側のステータ２１側へ向かせることができる。また、コア磁極部５１における磁束分布を周方向の両側で均等にすることができ、磁気的なアンバランスを抑制できる。これにより、モータ１の回転部３を、より滑らかに回転させることができる。ただし、複数の径方向連結部５３のそれぞれから、１つの突出部５４のみが周方向一方側に突出する構成であってもよい。

＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同等の部分については、重複説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係るロータ３２Ｂの上面図である。ただし、図６においては、樹脂部の図示を省略している。図７は、第２実施形態に係るロータ３２Ｂの部分上面図である。図６および図７に示すように、ロータ３２Ｂは、ロータコア３２１Ｂ、複数（本実施形態では、１０個）のマグネット３２２Ｂ、および樹脂部を有する。ただし、図６および図７においては、樹脂部の図示を省略している。

ロータコア３２１Ｂは、内コア部５０Ｂと、複数（本実施形態では、１０個）のコア磁極部５１Ｂと、周方向連結部５２Ｂと、複数（本実施形態では、１０個）の径方向連結部５３Ｂと、複数（本実施形態では、２０個）の突出部５４Ｂとを有する。また、本実施形態のロータコア３２１Ｂにおいて、各コア磁極部５１Ｂと、各径方向連結部５３Ｂと、各突出部５４Ｂと、各マグネット３２２Ｂとに囲まれた周方向間隙部５５Ｂがそれぞれ形成される。周方向間隙部５５Ｂは、樹脂部を形成する樹脂が介在する間隙または空隙である。また、軸方向に見たときに、マグネット３２２Ｂの周方向側面における径方向内側の角部５１１Ｂは、周方向間隙部５５Ｂに面する。なお、本実施形態の内コア部５０Ｂ、複数のコア磁極部５１Ｂ、周方向連結部５２Ｂ、径方向連結部５３Ｂ、複数の突出部５４Ｂ、周方向間隙部５５Ｂ、複数のマグネット３２２Ｂ、および樹脂部は、第１実施形態の内コア部５０、複数のコア磁極部５１、周方向連結部５２、径方向連結部５３、複数の突出部５４、周方向間隙部５５、複数のマグネット３２２、および樹脂部３２３と、それぞれ同等の構造を有する。

さらに、本実施形態のロータコア３２１Ｂにおいて、各コア磁極部５１Ｂの内周面の一部から径方向外側へ延びる間隙である径方向間隙部５６Ｂが設けられている。径方向間隙部５６Ｂは、コア磁極部５１Ｂにおける周方向間隙部５５Ｂの周方向内側の端部に連なり、かつ、径方向に延びる。

図８は、本実施形態のロータ３２Ｂ（内コア部５０Ｂを除く）およびステータにおける磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。図８においては、解析した結果として得られた磁束の流れを、微細な矢印を用いて図示している。

図８に示すとおり、本実施形態のロータ３２Ｂを有するモータにおいては、従来のロータ（図５）を有するモータと比べて、ステータ側に流れる磁束が増加している。すなわち、モータのトルクを生じさせるための誘起電圧が高まっていることが分かる。第１実施形態と同様に、マグネット３２２Ｂの周方向側面における径方向内側の角部５１１Ｂは、ロータコア３２１Ｂではなく、磁気抵抗が大きい樹脂が介在する間隙または空気が介在する空隙である周方向間隙部５５Ｂに面している。これにより、従来のロータのようにマグネットの角部がロータコアに接触する場合と比べて、マグネット３２２Ｂの角部５１１Ｂ付近を含む部位から発生する磁束の一部が、当該角部５１１Ｂ付近でループしたり、ロータコア３２１Ｂを介して径方向内側へ流れたりすることを抑制できる。

また、本実施形態のロータ３２Ｂを有するモータにおいては、第１実施形態のロータ３２を有するモータ１（図４）と比べて、ステータ側に流れる磁束がさらに増加している。すなわち、モータのトルクを生じさせるための誘起電圧がさらに高まっていることが分かる。これは、本実施形態のように、周方向間隙部５５Ｂに加えてさらに径方向間隙部５６Ｂが設けられる場合、マグネット３２２Ｂの磁極面３２４Ｂから発生する磁束が、コア磁極部５１Ｂの周方向の中央部付近を介して径方向内側に向かって流れようとしても、磁気抵抗が大きい樹脂が介在する間隙または空気が介在する空隙である径方向間隙部５６Ｂに遮られてしまう。このため、マグネット３２２Ｂの磁極面３２４Ｂから発生する磁束、特に、マグネット３２２Ｂの磁極面３２４Ｂの中央付近から発生する磁束が、径方向内側に向かって流れることをさらに抑制することができる。そのため、マグネット３２２Ｂから発生する磁束をさらに多く、コア磁極部５１Ｂの外端面、すなわち、径方向外側のステータ側へ向かせることができる。結果、モータトルクの向上をさらに図ることができる。

また、本実施形態では、複数の径方向連結部５３Ｂのそれぞれから、２つの突出部５４Ｂが、周方向両側に突出する。さらに、径方向連結部５３Ｂの周方向両側に、径方向間隙部５６Ｂが形成される。そして、本実施形態の径方向連結部５３Ｂは、各コア磁極部５１Ｂの周方向の中央部付近において、径方向に一直線に延びる。これにより、コア磁極部５１Ｂにおける磁束分布を周方向の両側で均等にすることができ、磁気的なアンバランスを抑制できる。ただし、複数の径方向連結部５３Ｂのそれぞれから、１つの突出部５４Ｂのみが周方向一方側に突出し、さらに径方向連結部５３Ｂの当該一方側のみに、径方向間隙部５６Ｂが形成される構成であってもよい。

なお、本実施形態のロータコア３２１Ｂのうち少なくとも周方向間隙部５５Ｂおよび径方向間隙部５６Ｂにおいては、上述の柱状樹脂部９３が軸方向に延び、径方向連結部５３Ｂの少なくとも一部を覆っている。これにより、ロータコア３２１Ｂのうち比較的強度の低い部位である径方向連結部５３Ｂが樹脂で覆われて補強されることで、ロータコア３２１Ｂ全体の強度が高められている。

図７において、周方向間隙部５５Ｂのうち最も径方向内側に位置する箇所Ｐ１から、径方向間隙部５６Ｂのうち最も径方向外側に位置する箇所Ｐ２までの距離の径方向の成分を、第１長さＬ１と定義する。また、周方向間隙部５５Ｂのうち最も径方向内側に位置する箇所Ｐ１から、コア磁極部５１Ｂのうち最も径方向外側に位置する箇所Ｐ３までの距離の径方向の成分を第２長さＬ２と定義する。

図９は、本実施形態との比較例として、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合を過度に大きくした場合の、ロータ（内コア部を除く）およびステータにおける磁束の流れを解析した結果を示す部分上面図である。図９では、解析した結果として得られた磁束の流れを、微細な矢印を用いて図示している。

図９に示すとおり、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が過度に大きいロータを有するモータにおいては、本実施形態のロータ３２Ｂを有するモータ（図８）と比べて、ステータ側に流れる磁束が減少している。すなわち、モータのトルクを生じさせるための誘起電圧が低下していることが分かる。これは、比較例のように、径方向間隙部の径方向長さを過度に長くする場合、そもそも磁束を流すことができるコア磁極部の体積が過度に減少してしまうため、マグネットから発生する磁束のうち、コア磁極部の外端面、すなわち、径方向外側のステータ側へ到達する磁束の量も大きく減少してしまうためである。

図１０は、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合と、誘起電圧Ｖｉとの関係を解析した結果を示す図である。図１０においては、縦軸は後述する誘起電圧Ｖｉの最大値Ｖｍａｘに対する誘起電圧Ｖｉの割合を示している。横軸は、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合を示している。

図１０に示すように、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が約８０％以下の場合は、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が大きくなるにつれて、誘起電圧の最大値Ｖｍａｘに対する誘起電圧Ｖｉの割合が次第に大きくなることが分かる。特に、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が、約７８％の場合、誘起電圧Ｖｉは最大値Ｖｍａｘとなる。しかしながら、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が約８０％を超えると、誘起電圧の最大値Ｖｍａｘに対する誘起電圧Ｖｉの割合は大きくならず、かつ、約９２％を超えると、大幅に減少する。これは、上述のとおり、径方向間隙部５６Ｂの径方向長さを過度に長くする場合、そもそも磁束を流すことができるコア磁極部５１Ｂの体積が過度に減少してしまうため、マグネット３２２Ｂから発生する磁束のうち、コア磁極部５１Ｂの外端面、すなわち、径方向外側のステータ側へ到達する磁束の量も大きく減少してしまうためである。

また、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が約８０％以下の場合は、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が小さくなるにつれて、誘起電圧の最大値Ｖｍａｘに対する誘起電圧Ｖｉの割合が次第に小さくなることが分かる。特に、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が約２２％を下回ると、誘起電圧の最大値Ｖｍａｘに対する誘起電圧Ｖｉの割合は大幅に減少する。これは、第２長さＬ２に対する第１長さＬ１の割合が過度に小さくなると、径方向間隙部５６Ｂを設けることによる効果が得られにくくなり、マグネット３２２Ｂから発生する磁束の一部が、径方向内側の周方向連結部５２Ｂ側へ流れてしまうためである。以上の解析結果から、製造時において発生する誤差を考慮して、第１長さＬ１を、第２長さＬ２の０．２５倍程度以上かつ０．９倍程度以下に設定することによって、マグネット３２２Ｂから発生する磁束を、コア磁極部５１Ｂの外端面、すなわち、径方向外側のステータ側へ、より多く向かせることができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上述の実施形態または変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、ロータおよびモータに利用できる。

１ モータ
２ 静止部
３ 回転部
９ 中心軸
２１ ステータ
２２ ケーシング
２３ カバー
３１ シャフト
３２，３２Ｂ ロータ
４１ コアバック
４２ ティース
５０，５０Ｂ 内コア部
５１，５１Ｂ コア磁極部
５２，５２Ｂ 周方向連結部
５３，５３Ｂ 径方向連結部
５４，５４Ｂ 突出部
５５，５５Ｂ 周方向間隙部
５６Ｂ 径方向間隙部
７１ 上側軸受部
７２ 下側軸受部
９１ 上樹脂部
９２ 下樹脂部
９３ 柱状樹脂部
２１１ ステータコア
２１２ インシュレータ
２１３ コイル
２２１ 側壁
２２２ 底部
２２３ 凹部
２３１ 円孔
３１１ 頭部
３２０ 挿入孔
３２１，３２１Ｂ ロータコア
３２２，３２２Ｂ マグネット
３２３ 樹脂部
３２４ 磁極面
５００ 薄板コア
５１０ マグネット挿入スペース
５１１，５１１Ｂ 角部

Claims (8)

1. 上下に延びる中心軸の周囲に周方向に配列された複数のマグネットと、
   磁性体からなるロータコアと、
   を有するロータであって、
   前記ロータコアは、
   前記中心軸の周囲に周方向に配列された複数の扇形状のコア磁極部と、
   前記複数のコア磁極部および前記複数のマグネットよりも径方向内側において、前記中心軸を中心として円環状に拡がる周方向連結部と、
   前記複数のコア磁極部のそれぞれと前記周方向連結部とを径方向に繋ぐ複数の径方向連結部と、
   前記周方向連結部よりも径方向外側、かつ、前記コア磁極部よりも径方向内側において、前記複数の径方向連結部のそれぞれから周方向に突出する複数の突出部と、
   を有し、
   前記複数のマグネットはそれぞれ、隣り合う前記コア磁極部の間に設けられたマグネット挿入スペースに収容され、
   前記突出部は、前記マグネットの径方向内側の面に接触し、
   前記ロータコアは、
   前記コア磁極部と、前記径方向連結部と、前記突出部と、前記マグネットとに囲まれた周方向間隙部
   をさらに有し、
   軸方向に見たときに、前記マグネットの周方向側面における径方向内側の角部は、前記周方向間隙部に面する、ロータ。
2. 請求項１に記載のロータであって、
   軸方向に見たときに、前記周方向間隙部は、前記コア磁極部における周方向の中央部に向かうにつれて径方向外側へ傾斜する、ロータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のロータであって、
   前記複数の突出部は、前記複数の径方向連結部のそれぞれから周方向両側に突出する、ロータ。
4. 請求項１または請求項２に記載のロータであって、
   前記ロータコアは、
   前記コア磁極部の内周面の一部から径方向外側へ延びる間隙である径方向間隙部
   をさらに有し、
   前記径方向間隙部は、前記コア磁極部における前記周方向間隙部の周方向内側の端部に連なっている、ロータ。
5. 請求項４に記載のロータであって、
   前記周方向間隙部のうち最も径方向内側に位置する箇所から、前記径方向間隙部のうち最も径方向外側に位置する箇所までの距離の径方向の成分を第１長さとし、
   前記周方向間隙部のうち最も径方向内側に位置する箇所から、前記コア磁極部のうち最も径方向外側に位置する箇所までの距離の径方向の成分を第２長さとすると、
   前記第１長さは、前記第２長さの０．２５倍以上かつ０．９倍以下である、ロータ。
6. 請求項４または請求項５に記載のロータであって、
   前記複数の突出部は、前記複数の径方向連結部のそれぞれから周方向両側に突出し、
   前記径方向間隙部は、前記径方向連結部の周方向両側に形成され、
   前記径方向連結部は、径方向に一直線に延びる、ロータ。
7. 請求項４から請求項６までのいずれかに記載のロータであって、
   射出成型により得られた樹脂部
   をさらに有し、
   前記樹脂部は、
   前記複数のコア磁極部および前記複数のマグネットの上面を覆う上樹脂部と、
   前記複数のコア磁極部および前記複数のマグネットの下面を覆う下樹脂部と、
   少なくとも前記周方向間隙部および前記径方向間隙部において軸方向に延び、前記径方向連結部の少なくとも一部を覆い、かつ、前記上樹脂部と前記下樹脂部とを軸方向に繋ぐ柱状樹脂部と、
   を有する、ロータ。
8. 静止部と、
   前記静止部に対して前記中心軸を中心として軸受部を介して回転可能に支持される回転部と、
   を備え、
   前記回転部は、
   請求項１から請求項７までのいずれかに記載のロータと、
   前記ロータの径方向内側に挿入されたシャフトと、
   を有し、
   前記静止部は、
   前記ロータの径方向外側に配置されたステータ
   を有する、モータ。